[发明专利]一种提高频谱利用率的D2D-P复用蜂窝网络通信方法

摘要

本发明涉及一种提高频谱利用率的D2D‑P复用蜂窝网络通信方法，包括以下步骤：S1，建立蜂窝网络；S2，根据H_k,m，利用干扰对齐法，求得各D2D‑P_m的N行、d列预编码矩阵F_m的解集；S3，计算D2D‑P_m对CU_k的干扰矩阵H_k,mF_m，设计正交于H_k,mF_m的N行、d列的蜂窝用户后置编码矩阵W_k；S4，利用基于最小化均方误差的干扰对齐法，求得所有D2D‑P_m的发射机预编码矩阵F_m和接收机后置编码矩阵G_m，并进行通信；S5，设置D2D‑P_m的SINR阈值ω_th，判决D2D‑P_m是否接入蜂窝网络；S6，采用改进的注水功率分配法对所有D2D‑P_m分配发送功率；S7，根据步骤S2～S6的结果，进行通信。与现有技术相比，本发明将D2D‑P对蜂窝用户的干扰对齐到蜂窝用户处，保证了蜂窝用户的通信优先级，控制了D2D‑P之间的相互干扰，提高了D2D‑P和速率。

主权项

1.一种提高频谱利用率的D2D‑P复用蜂窝网络通信方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，建立蜂窝网络，所述的蜂窝网络包括蜂窝基站、K个蜂窝用户CUk以及M对设备对设备用户对D2D‑Pm，k＝1,2,…,K，m＝1,2,…,M，所述的D2D‑Pm包括发射机和接收机，所述的蜂窝用户、发射机和接收机均分别设有N个发射天线数和N个接收天线数，发射机向接收机发送的信号向量Zm为d行、1列，D2D‑Pm到CUk的信道矩阵Hk,m为N行、N列；S2，根据Hk,m，利用干扰对齐法，求得各D2D‑Pm的N行、d列预编码矩阵Fm的解集，具体为：将所有的D2D‑Pm对CUk的干扰矩阵Hk,mFm对齐到该CUk接收端的同一信号子空间上，具体如下式：span(Hk,1F1)＝...＝span(Hk,mFm)＝...＝span(Hk,MFM)其中，k＝1,2,…,K，span(A)表示矩阵A列向量张成的子空间；S3，计算各D2D‑Pm对各CUk的干扰矩阵Hk,mFm，设计正交于Hk,mFm的N行、d列的各蜂窝用户后置编码矩阵Wk；S4，利用基于最小化均方误差的干扰对齐法，求得所有D2D‑P m的发射机预编码矩阵Fm和接收机后置编码矩阵Gm，并进行蜂窝网络通信，以获取各蜂窝用户CUk的信干噪比SINR，具体包括以下步骤：S41，计算接收机接收到的经发射机预编码矩阵F_m处理的信号电平S_m，以及S_m经接收机后置编码矩阵G_m处理后得到的信号电平S42，定义所有D2D‑Pm的信号电平均方误差和εMSE如下：利用拉格朗日乘数法求解如下所示优化问题：其中，E{·}表示数学期望，||X||²表示矩阵X的范数平方，表示矩阵X的F范数平方，P_m为D2D‑P_m的发送功率，且满足P为所有的D2D‑P总发送功率；S5，设置D2D‑Pm的SINR阈值ωth，若D2D‑Pm的SINR小于ωth，则将该D2D‑Pm接入蜂窝网络，并设置βm值为1，否则设置βm值为0；S6，根据发射机预编码矩阵Fm和βm值，利用改进的注水功率分配法对所有D2D‑Pm分配发送功率Pm，发送功率Pm的计算方法为：Pm＝βm(μ/γm‑1)+其中，μ为注水的水平，满足γ_m为D2D‑P_m的信道增益，P为所有的D2D‑P总发送功率，函数(x)⁺＝max(x,0)表示取实数x和0中的较大值；S7，根据步骤S2～S6的矩阵计算结果及功率分配结果，进行蜂窝网络通信。